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        橋梁工程抗震設(shè)計相關(guān)問題研究

        2015-04-12 00:00:00殷金象
        中國房地產(chǎn)業(yè)·上旬 2015年12期

        【摘要】橋梁工程的抗震設(shè)計是保證橋梁質(zhì)量與安全通行能力的重要措施,做好對橋梁工程的抗震設(shè)計對于提升其工程效益具有重要意義。文章先對橋梁抗震設(shè)計原則進行闡述,之后簡要分析了橋梁工程的抗震設(shè)計參數(shù),最后提出了橋梁抗震設(shè)計的幾點建議。

        【關(guān)鍵詞】橋梁工程;抗震設(shè)計;結(jié)構(gòu)延性

        前言:

        隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展,越來越多的橋梁工程得以建設(shè)。橋梁工程作為我國交通事業(yè)當(dāng)中的重要表現(xiàn)形式,其抗震性能一直是業(yè)內(nèi)所研究的重要內(nèi)容。從橋梁工程的本質(zhì)用途與基本結(jié)構(gòu)角度來看,做好對其的抗震設(shè)計不僅能提高橋梁工程的建設(shè)效益,同時還能夠保證橋梁的通行安全性,這對于促進我國交通事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

        一、橋梁抗震設(shè)計原則

        1.場地選擇原則

        從橋梁的建設(shè)需求角度來看,部分橋梁工程的建設(shè)是相對被動的,但為了保證橋梁的抗震性能,即使橋梁工程的建設(shè)需求相對被動,也必須要做好對場地的選擇。在進行場地選擇時,要依據(jù)對選址地形、地質(zhì)的分析,來對選址地的地震危險性予以判斷,確保橋梁工程的建設(shè)能夠在一個既符合交通需求,地震出現(xiàn)幾率又相對較小的位置,從根本上為橋梁的抗震性能提供支持。

        2.整體性原則

        整體性是橋梁工程抗震設(shè)計的最基本要求,因為具有整體性的橋梁工程,其能夠更好的發(fā)揮出空間作用,在保證自身結(jié)構(gòu)狀態(tài)的基礎(chǔ)上,能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效連結(jié),以避免發(fā)生地震時出現(xiàn)構(gòu)件掉落的情況。在進行橋梁工程設(shè)計過程中,無論是橋梁的平面還是立面,橋梁的所有結(jié)構(gòu)布置必須要使用科學(xué)的幾何尺寸、剛度和規(guī)則度,從根本上保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量均勻和整體性,以確保橋梁工程能夠更好的應(yīng)對環(huán)境突然變化而帶來的不利影響。

        3.多層抗震原則

        多層抗震原則是橋梁工程建設(shè)過程中的最基本原則。因為地震具有強度的不確定性和突發(fā)性,如果橋梁工程的抗震設(shè)計沒有達到抗震標(biāo)準(zhǔn),那么橋梁工程很有可能全部損毀,這不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失,同時還會對駕駛員帶來人身安全威脅。在這種情況下,必須要保證橋梁工程第一道抗震防線受到地震破壞后,仍有第二道、第三道抗震防線對其予以保護。在這種抗震設(shè)計原則下,超靜定結(jié)構(gòu)得以研發(fā),并成為了橋梁抗震設(shè)計的主要策略。

        二、抗震設(shè)計參數(shù)

        從橋梁工程的結(jié)構(gòu)性質(zhì)角度來看,其在進行抗震設(shè)計時,需要特別對以下三方面參數(shù)予以設(shè)計:

        1.結(jié)構(gòu)強度

        結(jié)構(gòu)強度即橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的強度,其是抵抗地震為橋梁工程帶來變形、斷裂破壞的重要環(huán)節(jié),橋梁工程只有具有了足夠的結(jié)構(gòu)強度,才能夠在地震發(fā)生時與地震所帶來破壞力產(chǎn)生抵抗,以實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)的有效保護。在進行橋梁工程結(jié)構(gòu)強度設(shè)計時,需要在對選址地實際地質(zhì)狀態(tài)以及地震發(fā)生幾率充分分析的基礎(chǔ)上來予以進行。例如對于設(shè)防地震(475年一遇)的橋梁工程結(jié)構(gòu)強度要足夠高,才能達到抗震強度要求。

        2.結(jié)構(gòu)剛度

        結(jié)構(gòu)剛度即橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的剛度,其也是橋梁工程抵抗地震作用力的重要環(huán)節(jié),橋梁工程具備了一定的剛度,才能夠抵抗地震所帶來的彈性變形,以確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。在進行橋梁工程結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計時,設(shè)計師必須要做好對不同地震級別所能夠為橋梁結(jié)構(gòu)帶來的變形力預(yù)估,然后通過所預(yù)估的最大變形力來對橋梁剛度予以設(shè)計,以抵抗對橋梁受地震破壞而出現(xiàn)變形或位移。

        3.結(jié)構(gòu)延性

        結(jié)構(gòu)延性即橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的剛度,其是指橋梁結(jié)構(gòu)用于定康非彈性反應(yīng)范圍內(nèi)的變形能力。在橋梁抗震設(shè)計環(huán)節(jié)中,結(jié)構(gòu)延性的重要性無可比擬,因為能夠?qū)蛄汗こ處砥茐牡牡卣饛姸韧汲隽祟A(yù)估,另外地震對橋梁工程帶來的破壞是運動式破壞,在這種破壞模式下,橋梁結(jié)構(gòu)的延性能夠在地震為橋梁工程帶來超出結(jié)構(gòu)彈性范圍的變形時維持橋梁工程的大部分初始強度,從而避免橋梁工程遭受毀滅性破壞。

        三、橋梁抗震設(shè)計建議

        橋梁作為特殊性交通工程,為了提高其抗震性能,保證交通安全性,筆者提出以下幾點抗震設(shè)計建議:

        (1)橋梁工程材料選擇優(yōu)先次序:鋼結(jié)構(gòu)、鋼礬結(jié)合、現(xiàn)澆鋼筋礬、預(yù)制鋼筋礬、預(yù)應(yīng)力礬、砌體。

        (2)從地震性質(zhì)及橋梁工程結(jié)構(gòu)角度分析,在地震發(fā)生時伸縮縫會對橋梁整體結(jié)構(gòu)帶來不安全因素。為了提高橋梁工程的整體性,提高橋梁工程的抗震能力,建議以連續(xù)橋跨來代替簡支梁,從根本上減少伸縮縫的數(shù)量,實現(xiàn)對地震發(fā)生后落梁可能性的有效控制。

        (3)為了避免地震發(fā)生時橋梁工程出現(xiàn)主梁落梁或位移的情況,建議增強橋面的連續(xù)構(gòu)造,實現(xiàn)寬度延伸。與此同時,還要對寬墩、支座及頂蓋梁進行加寬,并設(shè)置隔擋設(shè)施,從根本上降低地震時橋梁出現(xiàn)位移的幾率。

        (4)在進行橋梁軸線設(shè)計時,應(yīng)盡量保持軸線筆直,因為曲線橋會讓地震時橋梁所受破壞復(fù)雜化。另外應(yīng)保持橋墩和橋臺與軸線的垂直狀態(tài),以避免斜交而在地震時出現(xiàn)位移增大的不良反應(yīng)。

        (5)在橋梁設(shè)計時,應(yīng)盡量選擇短橋跨,以實現(xiàn)對橋梁墩柱承受軸向力的有效降低,從而保證墩柱的延性能力能夠得以發(fā)揮,為橋梁提供良好的抗震支持。

        (6)在進行橋梁工程設(shè)計時,如果所設(shè)計橋梁為輕高排架橋墩,建議在橋墩之間增設(shè)橫系梁,以實現(xiàn)對橋墩的約束,降低地震發(fā)生時橋墩出現(xiàn)橫向位移和設(shè)計彎矩的幾率。

        (7)為了提高橋梁工程的抗震性能,建議多使用新技術(shù)、新材料,例如減隔震支座、雙曲面支座、阻尼器等,以實現(xiàn)對橋梁減隔震水平的提升,提高橋梁工程的抗震效果。

        總結(jié):

        綜上所述,做好對橋梁工程的抗震設(shè)計是我國交通事業(yè)對橋梁工程提出的最基本要求,其是橋梁工程建設(shè)效益發(fā)揮的重要保障。在實際工作過程中,為了確保橋梁工程的抗震設(shè)計能夠真正的符合橋梁工程建設(shè)的實際需求,相關(guān)人員必須要充分做好對橋梁工程所在地環(huán)境的分析,切實保證所設(shè)計抗震標(biāo)準(zhǔn)能夠符合橋梁的需求,在保證橋梁工程建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,也為我國交通事業(yè)的安全發(fā)展提供最基礎(chǔ)的支持。

        參考文獻:

        [1]孫治國.鋼筋混凝土橋墩抗震變形能力研究[D].中國地震局工程力學(xué)研究所,2012.

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        [3]張煜敏.公路梁橋位移型抗震分災(zāi)系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué),2011.

        [4]何晗欣.橋梁抗震與抗風(fēng)及其影響因素分析研究[D].長安大學(xué),2011.

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